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レイヤ3(L3)スイッチとルーター:違いとは?

Updated on 6月 20, 2022
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今では、「レイヤ3(L3)スイッチ」と「ルーター」という専門用語がよく耳に入っていますね。ネットワーク層のデータ転送において、両者の併用がよく見られます。実は、レイヤ3(L3)スイッチはホスト(ITの分野では、他の機器に何らかの機能を提供するコンピュータのことや、ネットワークに接続されたコンピュータのこと)を連続してLAN(ローカルエリアネットワーク)の中核を構成することが多いです。ルーターとの接続によって、LANの集合であるWAN(広域ネットワークシステム)が構築されます。レイヤ3(L3)スイッチとルーターは似て非なるもので、同じプロトコルをサポートしていますが。性能、柔軟性、コストなどの側面から見れば、違う部分もあります。

目次

レイヤ3(L3)スイッチ:レイヤ2/3スイッチの集合体

ルーター:異なるネットワークでの活用

レイヤ3(L3)スイッチとルーター:相通点と相違点

レイヤ3(L3)スイッチとルーター:選び方

 

レイヤ3(L3)スイッチ:レイヤ2/3スイッチの集合体

L3スイッチは主にMACアドレスを使ってレイヤ3ネットワークに基づいてトラフィック(フレーム)を転送する装置です。L3スイッチは全てのスイッチ機能をサポートして、その同時に、基礎的なルーティング機能を持って、VLANの間に経路制御ができます。したがって、LANでルーティング性能を向上する技術としてL3スイッチは想像されました。それに、L3スイッチで、層転送(レイヤフォワーディング)は専門のASICs(ルーターより速いですが、ルーターほど高級機能が少ないです)によって実行されます。ルーターとは違い、パケットがルーターに通信する必要がありませんので、L3スイッチは遅延したことはありません。L3スイッチはレイヤ2とレイヤ3に関する機能を行いますから、マルチレイヤースイッチとも呼ばれます。そして、一部10GbEスイッチとギガビットPoEスイッチはそのタイプです。

 

ルーター:異なるネットワークでの活用

ルーター(定義詳細)は家庭と中小型企業ネットワークに応用されるあちこち現れるハードウェアです。接続できる設備とネットワークとの間の通信ができます。ルーターはIPアドレスを使って、レイヤ3ネットワーク層に基づいて、トラフィック(パケット)を転送することができます。そのため、ネットワークは異なるプロトコルをサポートして通信ができます。そして、ルーターも第一線のセキュリティとして侵入と攻撃を受けないようにネットワークを保護することをサービスします。ただし、ルーターはパケットを宛先に通過して、レイヤ3目的地の各パケットを分析して、最優のネクストホップ(ルータなどが持つ経路表(ルーティングテーブル)に記載される情報の一つで、個々の宛先ネットワーク毎に決められた、次に転送すべき隣接ルータ(のIPアドレス)のこと)を決定します。したがって、この過程はかなり時間かかって、それに、遅延するかもしれません。

レイヤ3(L3)スイッチとルーター:相通点と相違点

 

相通点

L3スイッチはスイッチとルーターの機能を同時に備えています。IPアドレスとMACアドレスを受けることを通して、L3スイッチはパケット交換します。それに、L3スイッチはポートを個々のVLANに 分けることができて、この間にルーティングを実行します。伝統的なルーターのようにL3スイッチは配置られて、RIPやOSPFやEIGRPなどサポートします。

相違点

  ハードウェア – L3スイッチとルーターの主な違いはハードウェアにあります。L3スイッチ中のハードウェアは伝統的なスイッチとルーターを備えて、いくつかのルーターの集積回路があるハードウェアのソフトウェア論理を高めて、LANに最優の機能を提供します。さらに、イントラネットで使用のために特別に設計され、WANポートがないL3スイッチは従来のルーターが通常使用する機能を備えています。だから、L3スイッチはLANの間にルーティングをサポートするのに使用されています。

  インタフェース – L3スイッチとルーターのほかの違いはL3スイッチはサポートするインタフェース(普通、RJ45へのイーサネットとシングル/マルチモードファイバ)に限られていますが、ルーターはSDHやSONETやEI/TIなどの多くの選択を持っています。そして、ルーターはLANをWANと連続する設備ですが、スイッチはただLAN設備です。

   動作原理 – L3スイッチは宛先ホストのMACアドレスを確認して、フレームを受ける宛先だけに送信します。ルーターはMACアドレスだけではなく、目標のIPアドレスに送信しますから、IPアドレスや割り当て(DHCP)やファイアウォールフィルタリングなどの単なるパケットルーティングよりもっと多くの機能を提供します。

以上の三つの大きな違い以外には、ほかに少しの違いは以下のグラフようにまとめられています。

属性 L3スイッチ ルーター
範囲 オフィス、データセンター、キャンパス環境向けのLAN オフィス、データセンター、キャンパス環境向けのWAN
主な機能 キャンパスLANでキャンパスLAN上の異なるサブネットまたはVLANをルートする WANをルートしたネットワーク経路はルーターによってルートされる
エッジテクノロジのサポート なし NAT、ファイアウォール、トンネリング、IPSec
ルーティングテーブルのサイズ ルーターよりもっと小さなルーティングテーブル 多数のルートエントリをサポートするものよりかなり大きい
転送の決定 専用のASICによる実行 ソフトウェアによる実行
インターフェースサポート イーサネットポット(銅/ファイバ) イーサネットポット(銅/ファイバ)とSONTやOC-NやT1/T3など
主体となる処理 ソフトウェア処理 ハードウェア処理
処理速度 低速・中速 高速
対応プロトコル マルチプロトコル TCP/IPのみ
コスト 比較的に安価 高価
ネットワーク規模 中・小規模 中・大規模
機能 機能追加が容易で多機能 機能が少ない
拡張性 高い 低い
スローアウト ハイスループット レイヤ3スイッチより低い
スイッチング容量 高いスイッチング容量 レイヤ3スイッチより低い
ポート密度 高い 低い
 

レイヤ3(L3)スイッチとルーター:選び方

 もしここにルーターがあったら、どうしてL3スイッチを必要とするかという話があります。実は、二つとも様々な状態に実行できます。相通点と相違点を踏まえて、選択はネットワーク設計と完成しようとすることによって違います。

レイヤ3(L3)スイッチを選択する場合:

 WAN 機能が欠けるため、L3スイッチの応用はサブネットとトランシーバを装置する十分な規模のイントラネット環境に分類されます。詳しい例は以下のように示しています。

 性能または安全のために、サブネットは自分のブロードキャストドメインが必要です。

 ハブルームを接続し、レイヤ3の決定をして、ルーターより直接サーバー形式連続にイーサネットインターフェイスを提供します。

 ISPのレイヤ2回線を通じて、オフィス間が接続されます。レイヤー3スイッチでリンクを直接終端し、同時にルーティングを構成できます。

 より多くのスループットと直接アクセス、およびVLAN間通信が必要な場合には、L3スイッチはベストの策です。

 より優れた性能のVLANを必要とする多くのブロードキャストを含むネットワーク。

 

ルーターを選択する場合:

 WANリンクがイーサネットをベースにするにつれて、ルーターの代わりにL3スイッチの使用が高まっていきます。ただし、ルーターには、L3スイッチがサポートできない特別な機能がいくつかあります。以下のような状況では交換できません。

 インタネットを提供するために、直接ISPと接続したら、ルーターのほうがいいです。

 安全の方法でパブリックインタネットを通じてオフィス間にトンネルを構造する必要があったら、ルーターはニーズよりもっと適用しています。

 MPLS(ラベルと呼ばれるタグを使用したパケット転送技術)設定のCE(組織内の拠点間接続に通信事業者の閉域TCP/IPネットワークを経由するIP-VPNにおいて、LANと広域回線網の境界に位置するルーターのうち顧客側に設置されたもの)に参加したら、ルータが必要です。

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